JPH04105034A - 圧電型圧力センサ - Google Patents
圧電型圧力センサInfo
- Publication number
- JPH04105034A JPH04105034A JP22275490A JP22275490A JPH04105034A JP H04105034 A JPH04105034 A JP H04105034A JP 22275490 A JP22275490 A JP 22275490A JP 22275490 A JP22275490 A JP 22275490A JP H04105034 A JPH04105034 A JP H04105034A
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- piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は内燃機関のシリンダ内燃焼圧力等の圧力検出に
適した圧電型圧力センサに関する。
適した圧電型圧力センサに関する。
従来の技術
応力を加えて電荷を発生する圧電効果を利用した圧電型
圧力センサ（表 従来よりよく用いられていも 特に最
近では内燃機関のシリンダ内燃焼圧力等の検出に適した
圧電型圧力センサの開発が盛んであム 以下、従来の圧電型圧力センサについて図面を参照しな
がら説明すも 第４図は特開昭６３−１０９３４２号公
報に述べられている圧電型圧力センサの基本構成を示す
。同図はセンサの縦断面図であり、ここでは特に圧電素
子に剪断力を印加する構成のものを示していム センサ
筐体３１の内部に設置された圧電素子３４ζ戴 上部固
定ネジ３５のネジ部３５ａとセンサ筐体３１のネジ部３
１ａとの締め付は力によって圧力伝達部材３３を介して
ダイアフラム形状に加工された受圧面３２の裏面に押し
つけられて固定されていも さらにこの圧電素子３４は
上部固定ネジ３５の締め付は力によって予備応力が与え
られていも この予備応力は特に内燃機関のシリンダ内
燃焼圧力を計測する場合には負圧を計測するためにも必
要であるまた 圧力伝達部材３３としては絶縁性並びに
機械的強度に優れた構造用セラミック等が使用されてい
も 次にその動作を説明すも 被測定領域から受圧面３２に
印加された力ζよ 圧力伝達部材３３を介して圧電素子
３４の下方内周部に伝達されも ここで圧電素子３４の
上方外周部は上部固定ネジ３５によって固定されている
た数 圧電素子３４に剪断力が発生すも この剪断力に
応じた電荷が圧電素子３４の内外周に発生し これを内
外周面に構成した電極により電気信号として検出する構
成となっていも 発明が解決しようとする課題 上記構成の圧電型圧力センサでは ダイアフラム状に加
工した受圧面は 筐体に溶接や端付けあるいはその他の
方法で接合する力＼ あるいは削り出しによって筐体と
一体形成していも この受圧面は圧力伝達部材、圧電素
子を介して上部固定ネジの締め付は力によって常に軸方
向に押されていも 第５図は受圧面３２と圧力伝達部材
３３の接触部分の拡大断面図であム 同図に示すように
受圧面３２は上部固定ネジの締め付は力によって圧力伝
達部材３３の反対側に押されたわみを生じもここで圧力
伝達部材３３は剛性の高いセラミック等で形成されてい
るた敢 下方外周部分のみがセンサ筐体３１と接触する
ことになり、片当りとなム そして被測定領域から受圧
面３２に力が加わったときこの圧力伝達部材３３の下方
外周部分に応力が集中し クラックが発生することにな
も本発明は上記課題を鑑へ 圧力伝達部材の片当りやク
ラックが生じない高精度でかつ信頼性の高い圧電型圧力
センサを提供することを目的とすム課題を解決するため
の手段 上記の課題を解決するためへ 第一の発明では圧電型圧
力センサの受圧面の裏側の面に凸部を有し この凸部と
圧力伝達部材とが接するようにしたものであも また 第二の発明において船上 ダイアフラム状の受
圧面と圧力伝達部材の間番ミ スペーサを介在させた
ものであも 作 用 本発明は上記構成により、圧力伝達部材が受圧面の裏面
に設けられた凸部あるいはスペーサに対して面接触を常
に保つことが可能となり、受圧面から伝達された力が圧
力伝達部材の外周部分だけに集中することがなくなも 実施例 本発明の圧電型圧力センサの一実施例について図面を参
照しながら説明すも 第１図は第１０発明の一実施例に
おける構成医 第２図は同実施例の一部拡大艮 第３図
は第２の発明の一実施例における構成図であ翫 第１図は第１の発明の一実施例における圧電型圧力セン
サの断面を示も 同図中１１はセンサ筐体 １２は受圧
医 １３は圧力伝達部材、 １４は圧電素子、 １５は
上部固定ネジであムセンサ筺体１１の下端開口部には受
圧面１２が溶接や蝋付あるいはその他の方法によって接
合されており、この受圧面１２は被測定領域に向かって
位置していも そして受圧面１２の裏側の面は凸状に加
工されて圧力伝達部材１３と面接触していも この圧力
伝達部材１３は構造用セラミック材料等の絶縁体を使用
しており、その先端にζよ長さ方向に分極軸を有し内外
周面に電極（図示せず）を有する円筒型の圧電素子１４
が設置されその下方内周部分を圧力伝達部材１３により
保持されていも この圧電素子は耐熱性と同時に高温下
での安定な特性を示すチタン酸鉛を主成分にＭｎ、Ｌａ
等を添加したものを圧電材料として使用してい４ さら
番二 圧電素子１４の上部には上部固定ネジ１５が位置
し圧電素子１４の上方外周部分を保持していも この上
部固定ネジ１５の締め付は力によって圧電素子１４を介
して圧力伝達部材１３を受圧面１２に押し付ζす、各部
材の固定及び圧電素子１４への予備応力を印加してい４
ａこの上部固定ネジ１５は圧電素子１４の外周に構成さ
れた電極と電気的に導通しており、リード線取り出しの
役目も果たしていも 次にその動作を説明すも 被測定領域内に生じた圧力変
動によって受圧面１２に印加された圧力は圧力伝達部材
１３によって圧電素子１４の下方内周部分に伝達され
圧電素子１４は押し上げられようとすａ ここで、圧電
素子１４は上部固定ネジ１５にその上方外周部を押えら
れているために圧電素子１４（よ その外周部に下向き
へ その内周部に上向きの力がかかり、その結果 内部
に剪断力が生じも この剪断力に応じた電荷が圧電素子
１４の内外周電極部分に発生し 圧電素子１４に設けら
れた電極から電気信号として取り出されも 第２図は凸部１６と圧力伝達部材１３の接触部分の拡大
断面を示す。本実施例の場合は同図に示すよう凶 圧力
伝達過程において圧力伝達部材１３と凸部１６とは面接
触しているので、圧力が均一に分散され従来例のような
応力集中が起こることがなしｔ 第３図は第２の発明の一実施例を示したものであり、圧
力伝達部材スペーサ２７がダイアフラム状に加工された
受圧面２２と圧力伝達部材２３の間に挿入されていも
この圧力伝達部材スペーサ２７はアルミ等の柔らかい金
属で形成されているた八 センサ筐体２１の受圧面２２
を形成する部分とスペーサ２７との間にはクラックが生
じることもな（、またこのスペーサ２７と圧力伝達部材
２３の端面についても常に面接触を保つようへスペーサ
２７は十分な厚さに加工されていも また 圧力伝達部
材２３と圧力伝達部材スペーサ２７を受圧面２２の中心
部分に位置合わせするための圧力伝達部材ガイド２６が
設けられていム この圧力伝達部材ガイド２６は絶縁性
の高いテフロンあるいはこれと同様の効果のものが用い
られていも 以上の様にこれらの実施例で（友 受圧面の裏側の面に
十分な厚さの凸部を設ける力＼ あるいは受圧面と圧力
伝達部材の間に十分な厚みを有した圧力伝達部材スペー
サを挿入することによって、受圧面あるいはスペーサと
圧力伝達部材が常に面接触すも これによって圧力伝達
部材の片当りやクラックの生じることもなく、高精度で
信頼性の高い圧電型圧力センサを供給することができる
。
圧力センサ（表 従来よりよく用いられていも 特に最
近では内燃機関のシリンダ内燃焼圧力等の検出に適した
圧電型圧力センサの開発が盛んであム 以下、従来の圧電型圧力センサについて図面を参照しな
がら説明すも 第４図は特開昭６３−１０９３４２号公
報に述べられている圧電型圧力センサの基本構成を示す
。同図はセンサの縦断面図であり、ここでは特に圧電素
子に剪断力を印加する構成のものを示していム センサ
筐体３１の内部に設置された圧電素子３４ζ戴 上部固
定ネジ３５のネジ部３５ａとセンサ筐体３１のネジ部３
１ａとの締め付は力によって圧力伝達部材３３を介して
ダイアフラム形状に加工された受圧面３２の裏面に押し
つけられて固定されていも さらにこの圧電素子３４は
上部固定ネジ３５の締め付は力によって予備応力が与え
られていも この予備応力は特に内燃機関のシリンダ内
燃焼圧力を計測する場合には負圧を計測するためにも必
要であるまた 圧力伝達部材３３としては絶縁性並びに
機械的強度に優れた構造用セラミック等が使用されてい
も 次にその動作を説明すも 被測定領域から受圧面３２に
印加された力ζよ 圧力伝達部材３３を介して圧電素子
３４の下方内周部に伝達されも ここで圧電素子３４の
上方外周部は上部固定ネジ３５によって固定されている
た数 圧電素子３４に剪断力が発生すも この剪断力に
応じた電荷が圧電素子３４の内外周に発生し これを内
外周面に構成した電極により電気信号として検出する構
成となっていも 発明が解決しようとする課題 上記構成の圧電型圧力センサでは ダイアフラム状に加
工した受圧面は 筐体に溶接や端付けあるいはその他の
方法で接合する力＼ あるいは削り出しによって筐体と
一体形成していも この受圧面は圧力伝達部材、圧電素
子を介して上部固定ネジの締め付は力によって常に軸方
向に押されていも 第５図は受圧面３２と圧力伝達部材
３３の接触部分の拡大断面図であム 同図に示すように
受圧面３２は上部固定ネジの締め付は力によって圧力伝
達部材３３の反対側に押されたわみを生じもここで圧力
伝達部材３３は剛性の高いセラミック等で形成されてい
るた敢 下方外周部分のみがセンサ筐体３１と接触する
ことになり、片当りとなム そして被測定領域から受圧
面３２に力が加わったときこの圧力伝達部材３３の下方
外周部分に応力が集中し クラックが発生することにな
も本発明は上記課題を鑑へ 圧力伝達部材の片当りやク
ラックが生じない高精度でかつ信頼性の高い圧電型圧力
センサを提供することを目的とすム課題を解決するため
の手段 上記の課題を解決するためへ 第一の発明では圧電型圧
力センサの受圧面の裏側の面に凸部を有し この凸部と
圧力伝達部材とが接するようにしたものであも また 第二の発明において船上 ダイアフラム状の受
圧面と圧力伝達部材の間番ミ スペーサを介在させた
ものであも 作 用 本発明は上記構成により、圧力伝達部材が受圧面の裏面
に設けられた凸部あるいはスペーサに対して面接触を常
に保つことが可能となり、受圧面から伝達された力が圧
力伝達部材の外周部分だけに集中することがなくなも 実施例 本発明の圧電型圧力センサの一実施例について図面を参
照しながら説明すも 第１図は第１０発明の一実施例に
おける構成医 第２図は同実施例の一部拡大艮 第３図
は第２の発明の一実施例における構成図であ翫 第１図は第１の発明の一実施例における圧電型圧力セン
サの断面を示も 同図中１１はセンサ筐体 １２は受圧
医 １３は圧力伝達部材、 １４は圧電素子、 １５は
上部固定ネジであムセンサ筺体１１の下端開口部には受
圧面１２が溶接や蝋付あるいはその他の方法によって接
合されており、この受圧面１２は被測定領域に向かって
位置していも そして受圧面１２の裏側の面は凸状に加
工されて圧力伝達部材１３と面接触していも この圧力
伝達部材１３は構造用セラミック材料等の絶縁体を使用
しており、その先端にζよ長さ方向に分極軸を有し内外
周面に電極（図示せず）を有する円筒型の圧電素子１４
が設置されその下方内周部分を圧力伝達部材１３により
保持されていも この圧電素子は耐熱性と同時に高温下
での安定な特性を示すチタン酸鉛を主成分にＭｎ、Ｌａ
等を添加したものを圧電材料として使用してい４ さら
番二 圧電素子１４の上部には上部固定ネジ１５が位置
し圧電素子１４の上方外周部分を保持していも この上
部固定ネジ１５の締め付は力によって圧電素子１４を介
して圧力伝達部材１３を受圧面１２に押し付ζす、各部
材の固定及び圧電素子１４への予備応力を印加してい４
ａこの上部固定ネジ１５は圧電素子１４の外周に構成さ
れた電極と電気的に導通しており、リード線取り出しの
役目も果たしていも 次にその動作を説明すも 被測定領域内に生じた圧力変
動によって受圧面１２に印加された圧力は圧力伝達部材
１３によって圧電素子１４の下方内周部分に伝達され
圧電素子１４は押し上げられようとすａ ここで、圧電
素子１４は上部固定ネジ１５にその上方外周部を押えら
れているために圧電素子１４（よ その外周部に下向き
へ その内周部に上向きの力がかかり、その結果 内部
に剪断力が生じも この剪断力に応じた電荷が圧電素子
１４の内外周電極部分に発生し 圧電素子１４に設けら
れた電極から電気信号として取り出されも 第２図は凸部１６と圧力伝達部材１３の接触部分の拡大
断面を示す。本実施例の場合は同図に示すよう凶 圧力
伝達過程において圧力伝達部材１３と凸部１６とは面接
触しているので、圧力が均一に分散され従来例のような
応力集中が起こることがなしｔ 第３図は第２の発明の一実施例を示したものであり、圧
力伝達部材スペーサ２７がダイアフラム状に加工された
受圧面２２と圧力伝達部材２３の間に挿入されていも
この圧力伝達部材スペーサ２７はアルミ等の柔らかい金
属で形成されているた八 センサ筐体２１の受圧面２２
を形成する部分とスペーサ２７との間にはクラックが生
じることもな（、またこのスペーサ２７と圧力伝達部材
２３の端面についても常に面接触を保つようへスペーサ
２７は十分な厚さに加工されていも また 圧力伝達部
材２３と圧力伝達部材スペーサ２７を受圧面２２の中心
部分に位置合わせするための圧力伝達部材ガイド２６が
設けられていム この圧力伝達部材ガイド２６は絶縁性
の高いテフロンあるいはこれと同様の効果のものが用い
られていも 以上の様にこれらの実施例で（友 受圧面の裏側の面に
十分な厚さの凸部を設ける力＼ あるいは受圧面と圧力
伝達部材の間に十分な厚みを有した圧力伝達部材スペー
サを挿入することによって、受圧面あるいはスペーサと
圧力伝達部材が常に面接触すも これによって圧力伝達
部材の片当りやクラックの生じることもなく、高精度で
信頼性の高い圧電型圧力センサを供給することができる
。
な叙 本実施例では剪断方向の応力を利用する剪断効果
型の圧電型圧力センサを示しており、この場合（上 圧
電材料が有する焦電出力の影響をセンサ出力に対して非
常に小さくできるという利点かあも しかし これに限
るわけではなく、圧縮方向や横方向等の応力を利用して
圧電素子から電荷を取りだすセンサを構成しても本発明
を適用できも 発明の効果 以上の様圏 第１の発明の圧電型圧力センサにおいては
受圧面と裏側の面に凸部を有し この凸部に圧力伝達部
材を接触させも また 第２の発明においてはダイアフ
ラム状に加工した受圧面と圧力伝達部材の間く 十分な
厚みを持ったスペーサを介在する構造としたものであａ
これによって、圧力伝達部材が常に受圧面あるいは圧
力伝達部材スペーサと面接触することが可能となり、圧
力伝達部材の片当りやクラックが生じない高精度でかつ
信頼性の高い圧電型圧力センサを供給でき実用的に極め
て有用な効果が得られるものであも
型の圧電型圧力センサを示しており、この場合（上 圧
電材料が有する焦電出力の影響をセンサ出力に対して非
常に小さくできるという利点かあも しかし これに限
るわけではなく、圧縮方向や横方向等の応力を利用して
圧電素子から電荷を取りだすセンサを構成しても本発明
を適用できも 発明の効果 以上の様圏 第１の発明の圧電型圧力センサにおいては
受圧面と裏側の面に凸部を有し この凸部に圧力伝達部
材を接触させも また 第２の発明においてはダイアフ
ラム状に加工した受圧面と圧力伝達部材の間く 十分な
厚みを持ったスペーサを介在する構造としたものであａ
これによって、圧力伝達部材が常に受圧面あるいは圧
力伝達部材スペーサと面接触することが可能となり、圧
力伝達部材の片当りやクラックが生じない高精度でかつ
信頼性の高い圧電型圧力センサを供給でき実用的に極め
て有用な効果が得られるものであも
第１図は第１の発明の一実施例における圧電型圧力セン
サの断面図 第２図は同実施例における拡大断面図 第
３図は第２の発明の一実施例における圧電型圧力センサ
の断面図 第４図は従来の圧電型圧力センサの断面図
第５図は同従来例の拡大断面図であも １１、２１・・−・・センサ筐体 １２、２２・・−・
・受圧献１３、２３・・−・・圧力伝達過程 １４、２
４・・−・・圧電素子、 １５、２５・・−・・上部固
定ネジ、 １６・・・・・・凸脈 ２６・・−・・圧力
伝達部材ガイド、 ２７・・−・・圧力伝達部材スペー
サ。 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか２名第 図 ２２費瓦■ 第 図 ７５１師鄭虻不シ
サの断面図 第２図は同実施例における拡大断面図 第
３図は第２の発明の一実施例における圧電型圧力センサ
の断面図 第４図は従来の圧電型圧力センサの断面図
第５図は同従来例の拡大断面図であも １１、２１・・−・・センサ筐体 １２、２２・・−・
・受圧献１３、２３・・−・・圧力伝達過程 １４、２
４・・−・・圧電素子、 １５、２５・・−・・上部固
定ネジ、 １６・・・・・・凸脈 ２６・・−・・圧力
伝達部材ガイド、 ２７・・−・・圧力伝達部材スペー
サ。 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか２名第 図 ２２費瓦■ 第 図 ７５１師鄭虻不シ
Claims (4)
- （１）受圧面を有する筺体と、前記筐体の内部に設けら
れかつ一端が前記受圧面の裏側の面に接する圧力伝達部
材と、前記筺体の内部に設けられかつ前記圧力伝達部材
の他端に設けられた圧電素子から構成され、前記受圧面
の裏側の面に凸部を有し、前記凸部と前記圧力伝達部材
の一端面とが接するようにしたことを特徴とする圧電型
圧力センサ。 - （２）ダイアフラム状の受圧面を有する筐体と、前記筐
体の内部に設けられた圧力伝達部材と、前記筐体の内部
に設けられかつ前記圧力伝達部材の一端に設けられた圧
電素子と、前記圧力伝達部材の他端と前記受圧面の裏側
の面との間に設けられたスペーサを備え、前記圧力伝達
部材と前記スペーサとが面接触することを特徴とする圧
電型圧力センサ。 - （３）圧電素子は剪断力が印加されるように構成したこ
とを特徴とする請求項１または２記載の圧電型圧力セン
サ。 - （４）圧電素子はチタン酸鉛系の材料からなることを特
徴とする請求項１、２または３記載の圧電型圧力センサ
。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22275490A JPH04105034A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 圧電型圧力センサ |
| TW080101770A TW221491B (ja) | 1990-03-16 | 1991-03-05 | |
| US07/668,256 US5138885A (en) | 1990-03-16 | 1991-03-12 | Piezoelectric-type pressure sensor |
| CA002038226A CA2038226C (en) | 1990-03-16 | 1991-03-14 | Piezoelectric-type pressure sensor |
| ES91302229T ES2066347T3 (es) | 1990-03-16 | 1991-03-15 | Sensor de presion de tipo piezoelectrico. |
| EP91302229A EP0447255B1 (en) | 1990-03-16 | 1991-03-15 | Piezoelectric-type pressure sensor |
| EP19930114634 EP0574046A3 (en) | 1990-03-16 | 1991-03-15 | Piezoelectric-type pressure sensor |
| DE69106411T DE69106411T2 (de) | 1990-03-16 | 1991-03-15 | Piezoelektrischer Druckaufnehmer. |
| KR1019910004198A KR910017178A (ko) | 1990-03-16 | 1991-03-16 | 압전형 압력센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22275490A JPH04105034A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 圧電型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04105034A true JPH04105034A (ja) | 1992-04-07 |
Family
ID=16787386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22275490A Pending JPH04105034A (ja) | 1990-03-16 | 1990-08-24 | 圧電型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04105034A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005030401A (ja) * | 2003-07-08 | 2005-02-03 | Elringklinger Ag | 金属製シリンダヘッドガスケット |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63109342A (ja) * | 1986-10-28 | 1988-05-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電型圧力センサ |
| JPS6327846B2 (ja) * | 1982-10-29 | 1988-06-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | |
| JPS6430280A (en) * | 1987-06-16 | 1989-02-01 | Westinghouse Electric Corp | Piezoceramic composite material and its manufacture |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP22275490A patent/JPH04105034A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005030401A (ja) * | 2003-07-08 | 2005-02-03 | Elringklinger Ag | 金属製シリンダヘッドガスケット |
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